セラミックスと金属を接合する場合、接合温度からの冷却過程において熱膨張係数の差により発生する熱応力による製造プロセスでの破壊、その熱応力が残留応力としてセラミックス界面に生じた場合でのセラミックスの遅れ破壊や機械的破損寿命への影響などが問題となっている。そこで、DBC半導体基板におけるセラミックスの破壊強度に大きな影響を及ぼしている接合残留応力に着目した強度評価を考えることにし、その発生機構を念頭においた接合残留応力解析および分散微小欠陥の破壊力学に基づく破壊確率論的強度解析を行い、一次製造・設計評価のみならず長期供用信頼性評価に有益な強度評価法を確立するための基礎研究を行う。

 
 
 

現在、産業用機器に用いられている半導体部品は大電力化、高集積化、高信頼性化の方向に進んでいる。それによって、半導体内で消費される電力が増大するにつれて、発生する熱を放散しきれない状況にきている。そこで、優れた熱伝導性や高電気絶縁性をもったAlN-DBC半導体基板が開発された。（DBC：Direct Bond Copper）

 

DBC半導体基板に対して、接合冷却過程で、Cu、AlN、Al２O3の熱膨張係数の違いから生じる熱応力による製造プロセスでの破壊、また、その熱応力が残留応力としてセラミックス界面に生じた場合での遅れ破壊や機械的破損寿命への影響などが問題となっている。そこで、FEMを用いた接合冷却過程における残留応力解析および熱応力解析を行う。

 
 

DBC半導体基板の残留応力を考慮した破壊強度を評価するために、実際の半導体基板の寸法で4点曲げ試験・静疲労試験を行い、破断応力の真値（含残留応力）での応力値評価、ならびに応力拡大係数評価を行う。